الفهرس
مقدمة
هل تعلم أنه من الممكن تصميم نظام شمسي كهروضوئي غير متصل بالشبكة الكهربائية «Off Gird» بـ 5 خطوات فقط؟ كيف يتم ذلك؟
سنخبرك بالتفصيل ماهية الخطوات، ولكن في البداية لا بد من معرفة أنواع الأنظمة الشمسية بما فيها الأنظمة المستقلة عن الشبكة.
ما هي أنواع الأنظمة الشمسية؟
- الأنظمة المتصلة بالشبكة «On Grid»: يتم ربط المحطة الكهروضوئية بالشبكة الكهربائية والحمل في نفس الوقت، لتعمل المحطة الكهروضوئية على تغذية الحمل في حين يتم ضخ فائض الطاقة المتولدة إلى الشبكة ويتم وصل عداد كهربائي يعمل بالاتجاهين لقياس كمية الكهرباء المتبادلة بين الحمل والمحطة والشبكة.
- الأنظمة المستقلة عن الشبكة «Off Grid»: هي عبارة عن محطات كهروضوئية منفصلة عن الشبكة الكهربائية بشكل كامل، إذ يتم الاعتماد على النظام الشمسي والبطاريات المُلحقة بالنظام بنسبة 100% ولكافة فصول السنة في توفير جميع احتياجات الكهرباء اللازمة للأجهزة والأحمال.
- الأنظمة الهجينة «Hybrid»: مزيج من مصادر توليدٍ، تقليدية ومتجددة معاً، إذا تتميز هذه الأنظمة بالعواكس الخاصة بها «inverter»، والذي يستقبل الطاقة من مصادر مختلفة (وحدة بطاريات، المحطة الكهروضوئية، الشبكة الكهربائية، مولدة ديزل، إلخ) ويعمل على تغذية الحمل وفقاً لإعدادات مسبقة (فمثلاً عند انخفاض الاشعاع يستجر كهرباء من وحدة البطاريات لتغذية الحمل، وفي حال عدم توفر طاقة في البطاريات يتحول للاعتماد على الشبكة أو مولدة الديزل،،. الخ).
ماهي خطوات تصميم نظام شمسي كهروضوئي غير متصل بالشبكة «Off Grid»؟
الخطوة الأولى
تحديد الموقع: يعد تحديد موقع الألواح خطوة حاسمة في تصميم الأنظمة الكهروضوئية، ولكن عليك مراعاة العوامل التالية:
- تحليل الظل على الألواح الشمسية الذي ينشأ من الأشجار أو المباني أو الألواح المجاورة.
- تحديد ساعات الإشعاع الشمسي لمعرفة مقدار الإشعاع المطلوب لتوليد الكهرباء المطلوبة.
- تحديد زاوية ميلان الألواح الشمسية المناسبة.
الخطوة الثانية
حساب الحمل «Load»: لا بد من معرفة الطلب اليومي على الكهرباء من خلال إنشاء جدول يتضمن استطاعة الأجهزة المراد تشغيلها وعددها وساعات عملها على مدار العام، وتوضيح إجمالي الطاقة المستهلكة في النظام مقدّرة بالواط ساعة.
معادلة حساب الأحمال الكهربائية على مدار العام= مجموع الاستطاعة الكهربائية لكل جهاز (منفصلاً) x عدد ساعات تشغيله.
كما يمكنك تحليل الأحمال بناءً على الفواتير الكهربائية المدفوعة في العام السابق وتقدير معدل الاستهلاك اليومي والشهري والسنوي.
الخطوة الثالثة
تحديد عدد الألواح المراد استخدامها في النظام «Panels»: بمجرد حساب الحمل، يجب معرفة عدد الألواح الشمسية المطلوبة لتوليد الطاقة الكهربائية المناسبة لتغطية الحمل مع الأخذ بعين الاعتبار الضياعات الكهربائية، ويتم ذلك من خلال قسمة إجمالي الطاقة المستهلكة بالنظام مقدرة بالواط ساعة على استطاعة اللوح الشمسي الواحد.
عدد الألواح الشمسية المطلوبة = إجمالي حجم الطاقة المستهلك في المنزل \ استطاعة اللوح الشمسي
ومن ثم تحديد جهد نظام البطاريات بناءً على جهد المنظومة الشمسية لتتم جميع الحسابات على أساس الجهد المحدد.
الخطوة الرابعة
البطاريات «Batteries»: تكمن مهمة البطاريات في تغذية الحمولة ليلاً في حال أن الجو مشمس دائماً، ولكن هناك أيام عديدة على مدار السنة يكون فيها الإشعاع الشمسي منخفض أو معدوم عندها يجب على البطاريات أن تغذي الحمل لعدة أيام لذلك لا بد من حساب سعة البطاريات مع مراعاة أيام الإشعاع الشمسي المنخفض.
عدد البطاريات المطلوب = سعة النظام (أمبير ساعة) \ سعة البطارية
أما سعة النظام = القدرة المطلوبة \ (جهد البطارية × عمق التفريغ)
الخطوة الخامسة
اختيار العاكس ومنظم الشحن «Inverter and charge controller»: العاكس جهاز يحول الجهد المستمر (DC) إلى جهد متناوب (AC)، ويتم تحديد استطاعته بحيث تكون أكبر من الاستطاعة العظمى للحمل. أما منظم الشحن فتتمثل مهمته الرئيسية في مراقبة عملية شحن وتفريغ البطارية، إذ يمنع شحنها أو تفريغها بالكامل، إضافة إلى دوره في منع تدفق التيار العكسي من البطارية إلى النظام. ويتم اختياره على أساس جهد النظام.
ميزات النظام الشمسي المستقل عن الشبكة «Off Grid»
- استقلالية الطاقة والاستقلال عن شركة المرافق، لن يتأثر المستفيد من النظام بارتفاع أسعار الطاقة.
- إمداد المواقع البعيدة بالطاقة الكهربائية والتي يصعب وصول شركة المرافق إليها أو إمدادها بتكلفةٍ منخفضة مع بعدها.
- تجاوز مشكلة انقطاع التيار الكهربائي.
- لا يحتاج المستفيد إلى تراخيص حكومية (في بعض الدول).
مساوئ النظام الشمسي المستقل عن الشبكة «Off Grid»
- التكلفة العالية.
- السعة التخزينية للطاقة محدودة، إضافة إلى أن هذه البطاريات تتمتع بعمر افتراضي قصير وتحتاج صيانة بشكل دائم.
- عدم وجود مصدر طاقة احتياطي، فمثلاً عندما يبقى الجو غائماً لأكثر من يوم سوف يتم استهلاك كامل الطاقة المخزنة في البطاريات.
ويبقى الاختيار الأمثل للنظام مرتبط بتحقيقه لشروط الدراسة التصميمية والاقتصادية، بما يضمن الاستفادة القصوى من النظام لتأمين الكهرباء اللازمة لتغذية الحمل.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد عن الطاقة المتجددة …
نتمنى لكم يوماً مشمساً..
